旋转变径圆管内流场测试实验装置   0    0

一种旋转变径圆管内流场测试实验装置。主要为了解决现有实验装置中的用于流场测试有机玻璃变径圆管在壁面旋转条件下强度不足和旋转变径圆管折射率补偿困难的问题。其特征在于：旋转变径圆管流场测试装置包括变径圆管单元、支撑与连接单元、动力与传动单元与折射率补偿单元；变径圆管单元依次由溢流管、溢流嘴、切向入口盘、有机玻璃变径管、锥管和尾管通过法兰连接而成；动力与传动单元包括电机、传动轴及传动带，其作用是驱动变径圆管旋转；支撑与连接单元包括轴承，轴承座，支撑导轨、驱动轴支架等，起到支撑变径圆管与驱动轴、以及管路间连接与密封的作用；折射率补偿单元安装在变径圆管有机玻璃段，实现激光折射率补偿的作用。

1.一种旋转变径圆管内流场测试实验装置，由变径圆管单元、支撑与连接单元、动力与传动单元和折射率补偿单元四部分组成；
所述变径圆管单元，其功能在于使流体发生旋转，由圆管状的入口与多段直径不同的直管或变径管连接后组成；其中，由左至右依次为溢流管(3)、溢流嘴(9)、切向入口盘(10)、有机玻璃变径管(12)、锥管(15)与尾管(20)，所述溢流管、溢流嘴、切向入口盘、有机玻璃变径管、锥管与尾管之间均采用法兰与螺栓进行连接，通过止口配合以保证组装后整体的同轴度要求；
所述溢流管为一端带法兰的管结构，管中部的外壁开有键槽与环槽，用于安装同步带轮，法兰一侧的内孔开有螺纹，用于安装溢流嘴；所述溢流嘴为一端带外螺纹的管结构；所述切向入口盘为中空盘状法兰结构，其内孔径与有机玻璃变径管(12)的直管段内径相等，盘的一侧开有两个切向入口，流道形式为渐变截面，为液体进入变径圆管提供了通道，并使其形成螺旋流动；所述有机玻璃变径管为两端带法兰的有机玻璃材质变径管结构，其不同直径段又以此分为直管段、大锥段与小锥段；所述锥管为一端带法兰的管结构，法兰侧内孔为锥孔，锥度与有机玻璃变径管(12)的小锥段相同，锥管后部内孔为直孔，锥管外壁中部开有键槽与环槽，用于安装同步带轮；所述锥管末端开有键槽、半环槽以及密封圈安装槽，用于安装可拆卸的活动法兰；所述尾管同样为一端带法兰的管结构，法兰端用于与锥管法兰连接，其内孔为阶梯孔结构，法兰端内孔略大，与锥管及O型密封圈配合；
所述支撑与连接单元的功能在于支撑所述变径圆管单元，实现动静分开并使管线联通；所述支撑与连接单元包括支撑座与导轨组件(21)，由轴承座(4)、轴承座底座(31)和调心球轴承(5)构成的轴承座组件，由入口腔(8)与入口腔透盖(7)构成的入口腔组件，由出口腔(1)与出口透盖(2)构成的出口组件，驱动轴支架(34)，支脚(39)，以及出口底座板(32)与入口底座板(33)；所述导轨组件由导轨与驱动轴支架(34)组成，其作用是承托所述变径圆管单元，所述导轨的结构为矩形与三角形的组合导轨，能够较好的保证支撑结构装配后的同轴精度；
出口组件分别位于所述变径圆管单元的两端，与溢流管(3)以及尾管(20)相连，溢流管(3)和尾管(20)的两端分别插入前、后端的出口组件中，所述前、后端的出口组件均由出口腔(1)与出口透盖(2)连接后构成，溢流管(3)和尾管(20)的两端与所述前、后出口组件间采用PTEF唇形密封圈(22)进行密封；溢流管(3)穿过出口透盖(2)，溢流管(3)在工作过程中发生旋转，而出口透盖(2)静止，二者间采用与PTEF唇形密封圈(22)相同规格的密封圈实现旋转密封；所述前、后端出口组件通过出口底座板(32)与导轨(21)连接；所述轴承座组件分别安装在溢流管(3)、锥管(15)与尾管(20)上，起到支撑的作用；所述入口腔组件安装在有机玻璃变径管(12)的入口位置，起到容纳有机玻璃变径管(12)入口，连接外部管线并实现入口与变径圆管动静分开的功能；溢流管(3)由入口腔透盖(7)穿过，同样采用与PTEF唇形密封圈相同规格的密封圈实现旋转密封；所述入口腔组件通过入口底座板(33)与导轨(21)连接；
两个驱动轴支架(34)上开有T型槽，用于安装驱动轴轴承座(4)，下端安装支脚(38)，支脚(38)由上下两个螺母安装在驱动轴支架(34)上；驱动轴支架(34)与导轨(21)的侧面相连；所述轴承座组件安装在两个驱动轴支架(34)上，起到支撑驱动轴(27)的作用；所述变径圆管单元中的溢流管(3)、锥管(15)与尾管(20)分别安装在四个相同规格的轴承座(4)上；
所述动力与传动单元，负责提供动力并将动力传递至所述变径圆管单元；所述动力与传动单元包括电机(24)、第一V带轮(26)与第二V带轮(27)、传动轴(25)、相同规格的2个第二同步带轮(30)、相同规格的2个第一同步带轮(6)、两条同步带(29)；其中，电机(24)通过可调节的电机安装板(35)安装在地面上，电机轴转矩由第二V带轮(27)通过V带(28)传递至第一V带轮(26)，第一V带轮(26)安装在驱动轴(25)上，其旋转使驱动轴(25)旋转，驱动轴(25)带动两端第二同步带轮(30)，第二同步带轮(30)通过同步带(29)驱动第一同步带轮(6)旋转，另一端驱动形式相同，从而驱动整个变径圆管单元旋转；传动轴(25)通过轴承座(4)安装在支架(34)上；
所述折射率补偿单元包括水槽组件(11)、水槽透盖(14)与双侧有机玻璃板(36)；水槽组件(11)的一侧为与入口腔相连的法兰结构，水槽组件(11)的另一侧端面开阶梯孔，用于安装水槽透盖(14)的法兰；水槽组件(11)通过法兰连接安装在入口腔(8)右侧，有机玻璃变径管(12)由左至右穿过，在有机玻璃变径管(12)的大直管段与小锥段法兰位置采用2个PTEF唇形密封圈(13)实现旋转动密封；水槽组件(11)上部为开口结构，水槽组件(11)的两侧为有机玻璃板(36)，采用螺栓与密封垫连接到水槽组件(11)上，水槽组件(11)的内部用于充满实验介质；所述折射率补偿单元通过T型槽螺栓安装在导轨组件(21)上。